基于Popov超稳定性的TVC系统在线辨识及补偿方法

2015-03-10 10:34:18曾凡铨崔业兵

航天控制 2015年6期

陈童曾凡铨崔业兵

上海航天控制技术研究所，上海200233

永磁同步电机以其低惯性、快响应以及高功率密度的特点在航天领域得到了越来越广泛的应用［1］。新一代固体捆绑运载火箭的推力矢量控制(TVC)采用大功率内嵌式永磁同步电机(IPMSM)驱动的电动伺服系统，空间矢量控制采用最大转矩电流比(MTPA)方案。

TVC系统控制的核心在于伺服电机的控制，其电磁环境复杂，且环境温度变化范围为 -40～120℃［2］。在该运行环境下，伺服电机参数摄动问题严重，其中定子相电阻和交、直轴电感的变化影响输出力矩的稳定性和精确度。因此，需要构建控制器自校正系统，以减小电机参数摄动给控制效果带来的不利影响。

由于IPMSM稳态方程欠秩，若不增添补偿方程，在线辨识算法无法精确跟踪时变参数。本文通过分析欠秩问题，提出了一种利用回归分析建模的补偿方案，并基于Popov超稳定性理论，设计了模型参考自适应(MRAS)在线辨识自适应律。该辨识方法利用离线辨识数据，通过两步辨识，摆脱了对数据手册上的参数设计值的依赖，同时减小了在线辨识的运算量。

1 IPMSM数学模型

经过Clarke变换及Park变换，将三相固定坐标系转换为两相旋转坐标系，得到解耦后的IPMSM交、直电流状态方程为:

式中，Rs为定子电阻;Ld，Lq分别为直、交轴电感;id，iq分别为直、交轴电流;ud，uq分别为直、交轴电压;ψf为转子永磁体产生的磁势;ωe为转子电角速度;ωr为转子机械角速度;p为微分算子;Pn为极对数，Te为电磁转矩。

式(1)中，IPMSM伺服系统系数矩阵